高性能PMIC驱动常开穿戴与IoT设备：从架构到SIMO的功耗优化全景

设计持久续航穿戴需兼顾紧凑外形、精致美学、最关键的能效。工程师聚焦微型高集成电源管理IC（PMIC），在保持轻薄舒适前提下延续电池寿命。这些IC实现持续运行、平滑数据采集、可靠连接——对追踪健康指标或接入IoT的穿戴至关重要。

光学感测精度依赖电源架构

健康穿戴光学感测精度高度依赖底层电源架构。超低功耗PMIC通过最小化噪声、优化电压调节，增强光电容积脉搏波（PPG）等光学测量灵敏度。腕戴形态下，即便运动或环境光变化，也能获得更精准生命体征读数。

过去十年穿戴传感器激增，驱动力：医疗成本攀升、“健康狂热”增长、在线健康数据普及。消费者对即时可执行洞察期待升级，推动可靠电子支撑更高功耗需求——尤其是语音识别、手势控制、持续监测等高阶功能。

传统锂离子电池仍服务于低功耗穿戴，但难满足高性能设备功率密度要求。行业转向更小更薄封装，与新一代集成电源管理电路配合，支持快充、高效电压转换、全面安全监测。

穿戴PCB设计须平衡材料选择与电磁兼容（EMC）要求。严格阻抗控制与精细走线布局，确保信号清洁传播、减少干扰、维持整机完整性。

典型穿戴架构集成SoC、存储、显示、传感器、电源管理模块。电源系统通常含充电器、降压变换器、低压差稳压器（LDO）供蓝牙/Wi-Fi模块。关键挑战：热耗散与电池尺寸，均取决于PMIC选型。

多数系统需充电器与多路受控输出——如3.3V与1.2V总线供单片机与通信接口。PMIC内高可配线性负载支持宽锂离子化学体系，含电池温度监测增强安全。双向I²C接口允许配置监控器件状态，集成监督器保障可靠运行。

开关稳压器（Buck/Boost）效率最高，低压LDO适合低噪应用。最优供电链常纯依赖开关电源，但每路开关需电感，推大PCB面积与器件厚度。

为调和矛盾，多设计采用单输入多输出（SIMO）架构，将多路电源总线合并单芯片。SIMO PMIC在保持低待机电流前提下提供多路受控轨，延长续航、精简BOM剔除冗余元件。

例：Maxim MAX20310集成两路SIMO Buck-Boost输出、两路LDO、定序控制器。其线性稳压器可兼作电源开关，断开非活跃外设提升整体效率（见Fig.1）。

高性能PMIC驱动常开穿戴与IoT设备：从架构到SIMO的功耗优化全景
图1：MAX20310框图（图源：Maxim Integrated）

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